基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达波形设计技术领域，特别涉及一种基于遗传算法的雷达抗转发式 干扰的脉压滤波器优化方法，适用于解决雷达发射信号与干扰信号不完全正交而引起的雷 达正交发射信号抗干扰能力差的问题，使雷达具有更强的抗干扰能力，尤其是抗转发式干 扰能力。
【背景技术】
[0002] 雷达源于英文Radar，是英文中Radio Detection and Ranging的缩写，意思是"无 线电探测与测距"，即用无线电探测方法发现空间目标并且确定其空间位置，使得雷达也被 称作"无线电定位"。雷达将发射机天线产生的电磁波能量发射至空间的某一方向，并被该 方向上的目标反射后，得到的包含有该目标信息及干扰信息的雷达回波信号被接收机天线 接收，然后通过信号处理系统处理该雷达回波信号，提取有用的目标信息并滤除干扰信息， 进而估计得到有用的目标信息，即目标距离信息、目标方位信息、目标俯仰信息以及目标速 度信息等。
[0003] 雷达的发射波形不仅决定信号处理系统的方法，而且直接影响该信号处理系统的 分辨力、测量精度和杂波抑制能力，故将雷达的发射波形设计作为信号处理系统性能的最 佳考核对象，并且雷达的发射波形设计也逐渐成为现代雷达理论的重要分支。雷达的发射 波形设计是以目标环境要求和目标信息要求为依据的，目标环境要求是由该目标所在雷达 的工作环境决定的，目标信息要求则是由雷达发射信号的信号类型决定。因此，兼顾技术实 现的难易程度选取合适的信号类型尤为重要。现有技术主要存在两种信号类型，即矩形脉 冲信号和脉冲压缩信号。
[0004] 矩形脉冲信号的信号形式单一，即只有"1"值，抗干扰能力不好；为了解决雷达作 用距离和距离分辨率之间相互制约的矛盾，需要寻找更为复杂的信号类型，即脉冲压缩信 号，其脉压过程主要是利用脉压滤波器的权值与雷达回波信号匹配后的主副瓣比来衡量脉 压滤波器的权值与雷达回波信号的匹配特性。常用的脉冲压缩信号包括：线性调频信号、非 线性调频信号和相位编码信号。
[0005] 线性调频信号，一般经过基于上调频调制和下调频调制分别产生的两种线性调频 信号完全正交，该两种线性调频信号形式单一，产生的正交波形比较固定；非线性调频信号 作为发射信号形式，一般是基于正S形调频曲线和倒S形调频曲线分别产生的两种非线性 调频信号正交性也很好，该两种非线性调频信号形式单一，产生的正交波形也比较固定；相 位编码信号的信号编码方式灵活多样，抗截获能力强，并且当信号选择时宽带宽比较小时， 该相位编码信号的码长较短，不容易检测，具有很好的抗干扰能力，故选择相位编码信号进 行雷达的发射波形设计。
[0006] 相位编码信号在脉冲间转发灵活，并在截获脉冲的发射信号后立即进行脉间转 发，然后在各个脉冲间得到的多组信号中挑选出两组信号，其中一组作为发射信号，另外一 组作为转发式干扰信号，将该发射信号的匹配权值作为脉压滤波器的权值，并且该发射信 号和转发式干扰信号不完全正交，使得该脉压滤波器的权值与发射信号完全匹配，但是却 无法抑制转发式干扰。
[0007] 目前，受技术限制和实际复杂背景影响，使得无法找到和转发式干扰信号正交性 较好的发射信号，进而无法抑制转发式干扰，该问题已经成为一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008] 针对以上现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于遗传算法的雷达抗转 发式干扰脉压滤波器优化方法，根据发射信号和转发式干扰信号的信号特征，优化雷达回 波信号的脉压滤波器权值，使之与发射信号实现最大程度匹配，同时也实现最大程度抑制 转发式干扰。
[0009] 本发明的主要思路：首先获取发射信号和转发式干扰信号，设置遗传算法种群数， 并随机产生大小和遗传算法种群数一样的个体，作为雷达回波信号的脉压滤波器权值，进 而得到适应度函数，并设置变异概率、交叉概率、最大进化代数和最大实验次数后，对大小 和遗传算法种群数一样的个体分别依次进行筛选操作、交叉操作、变异操作后，作为雷达回 波信号的脉压滤波器最终权值，并计算雷达回波信号的脉压滤波器最终权值分别与转发式 干扰信号和发射信号匹配后的主副瓣比损耗，计算得到两个主副瓣比分别满足各自对应的 主副瓣比损耗阈值设置要求，即可得到雷达回波信号的脉压滤波器的最优权值，并使之与 发射信号最大程度匹配，同时也能够最大程度地抑制转发式干扰，实现本发明目的。
[0010] 为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0011] -种基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器优化方法，其特征在于，包 括以下步骤：
[0012] 步骤1，获取发射信号S_transmit和转发式干扰信号S_interfere ;
[0013] 步骤2,设置最大实验次数maxtimes、遗传算法种群数popsize，以及遗传算法中 的变异概率C、交叉概率J和最大进化代数D，并随机产生第i次迭代实验的初始种群G 1中 popsize个不同的个体，再将该第i次迭代实验的初始种群G1中的popsize个不同的个体， 作为第i次迭代实验的雷达回波信号的脉压滤波器权值;其中，i的初始值为1， i e {1，2,…，maxtimes}，i表示迭代实验次数；
[0014] 步骤3,根据发射信号S_transmit和第i次迭代实验的雷达回波信号的脉压滤波 器权值LuhgV，构造第i次迭代实验的适应度函数数值MSR 1;
[0015] 步骤4,根据第i次迭代实验的适应度函数数值MSR1，通过遗传算法得到第i次迭 代实验后的雷达回波信号的最终脉压滤波器权值S+weight 1;
[0016] 步骤5,分别计算第i次迭代实验后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S_ weight1和转发式干扰信号S_interfere匹配后的主副瓣比MSR 1^jtual，以及第i次迭代实验 后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S+weight 1和发射信号S_transmit匹配后主副 瓣比 MSR1ciwner;
[0017] 如果计算得到的第i次迭代实验后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S_ weight1和转发式干扰信号S_interfere匹配后的主副瓣比MSR 1^jtual，以及第i次迭代实验 后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S+weight 1和发射信号S_transmit匹配后主副 瓣比MSR1cotct均不满足各自对应的主副瓣比损耗阈值设置要求，则令i增加 I，返回步骤2 ;
[0018] 如果计算得到的第i次迭代实验后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S_ weight1和转发式干扰信号S_interfere匹配后的主副瓣比MSR ^liutual，以及第i次迭代实 验后的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值S+weight1和发射信号S_transmit匹配后 主副瓣比MSR 1cotct均满足各自对应的主副瓣比损耗阈值设置要求，且此时的迭代实验次数 i彡maxtimes，则迭代实验停止，进行步骤6 ;
[0019] 步骤6,第i次迭代实验后得到的雷达回波信号的脉压滤波器最终权值5_ weight1，即为雷达回波信号的脉压滤波器最优权值S_weight。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0021] (1)本发明方法能够克服转发式干扰信号与脉压滤波器权值之间的正交性不足这 一缺陷，并通过设计雷达回波信号中脉压滤波器的最优权值，能够提高雷达的抗干扰能力， 尤其是抗转发式干扰能力；
[0022] (2)本发明方法采用遗传算法能够使得雷达回波信号的脉压滤波器最优权值与转 发式干扰信号的正交性最好，并且与发射信号能够实现最大程度匹配；
[0023] (3)本发明方法通过在较少的迭代次数内筛选出所需雷达回波信号中脉压滤波器 的最优权值，能够优化搜索效果，提高收敛速度，时效性也能够得到很大改善。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0025] 图1为本发明的一种基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器设计方法 的流程示意图；
[0026] 图2为使用传统方法得到的发射信号和雷达回波信号的脉压滤波器权值匹配后 的主副辦比不意图；
[0027] 图3为使用传统方法得到的雷达回波信号的脉压滤波器权值和转发式干扰信号 匹配后的主副瓣比示意图；
[0028] 图4为使用本发明方法得到的发射信号和雷达回波信号的脉压滤波器最优权值 匹配后的主副瓣比示意图；
[0029] 图5为使用本发明方法得到的雷达回波信号的脉压滤波器最优权值和转发式干 扰信号匹配后的主副瓣比示意图。
【具体实施方式】
[0030] 参照图1，为本发明的一种基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器优化 方法的流程示意图，该种基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器优化方法，包括 以下步骤：
[0031] 步骤1，获取发射信号S_transmit和转发式干扰信号S_interfere。
[0032] 具体地，获取当前脉冲的发射信号S_transmit和转发式干扰信号S_interfere， 其中转发式干扰信号Sjnterfere为上一脉冲的发射信号；
[0033] 发射信号S_transmit和转发式干扰信号Sjnterfere的信号形式之所以均选择 相